基本信息
- 項目名稱：
- 水電站新型調壓裝置及實驗研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 為了減小水錘壓力，在引水式水電站布置中，常在有壓引水隧洞與壓力管道交界處設置調壓室。但調壓室一般尺寸較大，投資高，工期長。本實驗模型裝置通過水力學中相似原理，按實際工程等比例放縮，在蝸殼第四象限處，安置調壓氣囊，并在氣囊外安裝保護外殼，控制氣囊體積。在水電站各種工況下，通過氣囊來調節(jié)正負水錘。在實際實驗中，不僅能在丟負荷工況下消減正水錘，還能在增負荷時有效的消減負水錘的影響。
- 詳細介紹：
- 為了減小水錘壓力，在引水式水電站布置中，常在有壓引水隧洞與壓力管道交界處設置調壓室。但調壓室一般尺寸較大，投資高，工期長，特別是對于低水頭電站，調壓室的造價可能占整個工程相當大的比例。目前，國內外對于同類課題的研究一直沒有找到有效的解決方法。本實驗模型裝置通過水力學中相似原理，按實際工程等比例放縮，在蝸殼第四象限處，安置調壓氣囊，并在氣囊外安裝保護外殼，控制氣囊體積。在水電站各種工況下，通過氣囊來調節(jié)正負水錘。在實際實驗中，不僅能在丟負荷工況下消減正水錘，還能在增負荷時有效的消減負水錘的影響。因此可以取代調壓室，而且造價底，投資省，可以在中、小型水電站中推廣開來，前景十分廣闊。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：采用新型水電站調壓裝置取代傳統(tǒng)調壓室，節(jié)省投資。 基本思路：通過設置調壓裝置既能消減正水錘，也能消減負水錘。 創(chuàng)新點：本方案通過調壓氣囊作為新型減壓閥，取代調壓室。從而有效地消減了正負水錘，改善機組在負荷變化時的運行條件，避免由于設置調壓室所增加的建造費用和維護費用，減小投資。 關鍵技術及主要技術指標：氣囊材料的選擇，體積的確定；壓力管道及蝸殼處的水錘壓力值。
科學性、先進性
- 本方案中較傳統(tǒng)調壓室及老式減壓閥，有很好的調壓效果，同時還能有效的減小負水錘的作用。取代調壓室減少工程量、縮短工期、減少投資。
獲獎情況及鑒定結果
- 榮獲本?！疤魬?zhàn)杯”學生課外科技作品競賽一等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 專利、知識產權
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 在蝸殼第四象限處，安置氣囊，并在氣囊外安裝保護外殼，控制氣囊體積。在水電站各種工況下，通過氣囊來調節(jié)正負水錘。 該作品的適用范圍是中小型水電站，隨著建國以來水電建設的迅速發(fā)展，我國己建成了大批調壓室，但其投資較大，工期較長，因此運用本方案對于長引水隧洞的電站將具有廣闊的應有前景和很好的經濟效益。
同類課題研究水平概述
- 在水電站運行過程中，由于水電站負荷的改變導致引水管內水流流速大小、方向甚至運動狀態(tài)的改變，從而在引水管內產生水錘。水錘對壓力管道、機組、蝸殼等過流部件、機組運行的影響很大，水錘產生的瞬時壓強，將引起管子的破裂或導致管道的鼓包而失穩(wěn)，機組強烈振動，系統(tǒng)運行不穩(wěn)，并有可能損壞閥門接頭。 在引水式水電站布置中，常在有壓引水隧洞與壓力管道交界處設置調壓室，以減小水錘壓力，以保證機組運行穩(wěn)定。調壓室雖然能夠削減正負水錘，但技術難度大，工程量大，施工難，造價高。為了避免這些缺點，常需采取替代調壓室的措施，主要歸納為：1）在樞紐布置允許的條件下縮短管道長度，但會增加隧洞進出口的明挖土石方；2）加大輸水管道減小其流速, 但加大管徑所增加的費用和減少調壓井所節(jié)省的費用以及由于流速減小而多獲得的電能收入相比，可能得不償失；3）延長導葉關閉時間提高轉速相對升高的限值,增加機組的轉動慣量和加大額定轉速；但會造成機組速率上升值升高，甚至超標；4）降低安裝高程，減小吸出高度，減小尾水管總真空度，但廠房基礎開挖量增加；5）設置水電阻，但可靠性難以保證；6）設置調壓閥。 在1980年代初之前，我國中小型水電站中曾經采用調壓閥用以替代調壓室。如1976年建成的湖南龍源水電站、1978年建成的云南西洱河二級、1974年建成的廣西澄碧河水電站、1971年建成的江西白云山水電站就設置了調壓閥，但是，這種減壓閥，只能在丟負荷工況下，利用水錘壓力將調壓閥門沖開，分出部分流量泄入下游，從而消減正水錘，但由于水體不能回流，所以在增負荷工況下，不能消減負水錘，而負水錘可能會使管道出現(xiàn)真空，導致機組振動、運行不穩(wěn)定、發(fā)電質量不高，波動太大，對用戶產生極大影響。如1999年投產的湖北古洞口水電站、2003年投產的安徽六百丈水電站就因為設置調壓室的工程投資過大，曾經研究過調壓閥的可行性，最終因為這種老式調壓閥不能削減負水錘而最終放棄，因此，這種減壓閥至今很少采用。 目前，國內外對于同類課題的研究一直未能找到有效的解決方法。本課題研究的新型調壓裝置，增設調壓氣囊作為減壓裝置，安裝在蝸殼處，既能夠替代調壓室，不僅能在丟負荷工況下消減正水錘，而且還能在增負荷時有效的消減負水錘的影響，可以取代調壓室，而且造價底，投資省，可以在中、小型水電站中推廣開來，發(fā)展、應用前景良好。
